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Statistical extraction of process zones and representative subspaces in fracture of random composites

Detection of flaws in piezoelectric structures using extended FEM

Der Film BERLIN – DIE SINFONIE DER GROSSTADT (1927, Walter Ruttman) gilt bis heute als der Sinfonische Dokumentarfilm schlechthin. Er präsentiert nicht nur die Traditionslinien, die ihre Wurzeln in der neuen Sachlichkeit und den ersten Dokumentarfilmtheorien fanden, sondern auch die künstlerische und filmische Vorstellung von Ruttmann. Um den höchsten Grad an Objektivität in der Realitätsdarstellung zu erreichen, hat dieser Film einerseits treu alle theoretischen und ästhetischen Gedanken der neusachlichen Kunst zum ersten Mal filmisch in einem DOKUMENTARFILM dargestellt. Noch dazu drückt der Berlin-Film seinen kulturellen Beitrag mit ausschliesslich filmischen Mitteln aus, also mit rein visuellen Mitteln, oder anders gesagt mit FILMSPRACHE. Im Gegensatz zur ersten Ankündigung des Films und der Filmliteratur, die den Film als Dokumentarfilm ansehen, ist er in Wirklichkeit einer der ersten innovativen Musikfilme in seinem historischen Kontext, welcher mit der Montage von Wirklichkeitsabbilden autonome Musik zu interpretieren versucht. Seine sachlichen, dokumentarischen Reportage-Bilder ordnen sich der abstrakten Struktur und dem Taktmaß der Musik unter. Als Folge entsteht laut Ruttmann eine VISUELLE SINFONIE, die eigentlich vielmehr eine Vision von Berlin darstellte, als zukünftige industrielle Musterstadt. Mit anderen Worten ist Berlin in diesem Film eine realistische Illusion, aber keineswegs ein reales Bild. Er bildet ein neues Filmgenre, den KUNSTDOKUMENTARFILM, das den Grundprinzipien des Dokumentarfilms nicht folgt. Dies unterscheidet ihn aber auch von den KÜNSTLERISCHEN DOKUMENTARFILMEN, die einerseits dem Film BERLIN – DIE SINFONIE DER GROSSTADT zwar formalstilistisch und ästhetisch ähneln. Aber im Gegensatz zu ihm erfüllen diese die elementaren Voraussetzungen für einen Dokumentarfilm. Beispiele dafür sind: DER MANN MIT DER KAMERA (1929, Dsiga Vertov), KOYAANISQATSI (1982,Godfry Reggio) und das Remake BERLIN, SINFONIE EINER GROßSTADT (2002, Thomas Schadt). BERLIN – DIE SINFONIE DER GROSSTADT von Walter Ruttmann stellt nicht nur ein neues Filmgenre dar, er ist auch eine singuläre Erscheinung in der Filmgeschichte. In diesem Sinne spielte er, laut dem Filmkritiker Helmut Korte, eine entscheidende Rolle in der Weiterentwicklung des absoluten Films „als Musterbeispiel für die Möglichkeiten des künstlerisch-dokumentarischen Films“ (Korte 1991: 76).

Das Bauwesen hat sich in den letzten Jahren durch die Globalisierung des Marktes verbunden mit einer verstärkten Nutzung moderner Technologien stark gewandelt. Die Planung und die Durchführung von Bauvorhaben werden zunehmend komplexer und sind mit erhöhten Risiken verbunden. Geld- und Zeitressourcen werden bei einem immer härter werdenden Konkurrenzkampf knapper. Das Projektmanagement stellt Lösungsansätze bereit, um Bauvorhaben auch unter erschwerten Bedingungen und erhöhten Risiken erfolgreich zum Abschluss zu bringen. Dabei hat ein systematisches Risikomanagement beginnend bei der Projektentwicklung bis zum Projektabschluss eine für den Projekterfolg entscheidende Bedeutung. Ziel der Arbeit ist es, eine quantitative Risikoerfassung für Projektmanager als professionelle Bauherrenvertretung und die Simulation der Risikoauswirkungen auf den Verlauf eines Projektes während der Planungs- und Bauphase zu ermöglichen. Mit Hilfe eines abstrakten Modells soll eine differenzierte, praxisnahe Simulation durchführbar sein, die die verschiedenen Arten der Leistungs- und Kostenentstehung widerspiegelt. Parallel dazu soll die Beschreibung von Risiken so abstrahiert werden, dass beliebige Risiken quantitativ erfassbar und anschließend ihre Auswirkungen inklusive mögliche Gegenmaßnahmen in das Modell integrierbar sind. Anhand zweier Beispiele werden die unterschiedlichen Einsatzmöglichkeiten der quantitativen Erfassung von Projektrisiken und der anschließenden Simulation ihrer Auswirkungen aufgezeigt. Bei dem ersten Beispiel, einem realen, bereits abgeschlossenen Schieneninfrastrukturprojekt, wird die Wirksamkeit einer vorbeugenden Maßnahme gegen ein Projektrisiko untersucht. Im zweiten Beispiel wird ein Planspielansatz zur praxisnahen Aus- und Weiterbildung von Projektmanagern entwickelt. Inhalt des Planspiels ist die Planung und Errichtung eines privatfinanzierten, öffentlichen Repräsentationsbaus mit teilweiser Fremdnutzung.

The automotive industry requires realistic virtual reality applications more than other domains to increase the efficiency of product development. Currently, the visual quality of virtual invironments resembles reality, but interaction within these environments is usually far from what is known in everyday life. Several realistic research approaches exist, however they are still not all-encompassing enough to be usable in industrial processes. This thesis realizes lifelike direct multi-hand and multi-finger interaction with arbitrary objects, and proposes algorithmic and technical improvements that also approach lifelike usability. In addition, the thesis proposes methods to measure the effectiveness and usability of such interaction techniques as well as discusses different types of grasping feedback that support the user during interaction. Realistic and reliable interaction is reached through the combination of robust grasping heuristics and plausible pseudophysical object reactions. The easy-to-compute grasping rules use the objects’ surface normals, and mimic human grasping behavior. The novel concept of Normal Proxies increases grasping stability and diminishes challenges induced by adverse normals. The intricate act of picking-up thin and tiny objects remains challenging for some users. These cases are further supported by the consideration of finger pinches, which are measured with a specialized finger tracking device. With regard to typical object constraints, realistic object motion is geometrically calculated as a plausible reaction on user input. The resulting direct finger-based interaction technique enables realistic and intuitive manipulation of arbitrary objects. The thesis proposes two methods that prove and compare effectiveness and usability. An expert review indicates that experienced users quickly familiarize themselves with the technique. A quantitative and qualitative user study shows that direct finger-based interaction is preferred over indirect interaction in the context of functional car assessments. While controller-based interaction is more robust, the direct finger-based interaction provides greater realism, and becomes nearly as reliable when the pinch-sensitive mechanism is used. At present, the haptic channel is not used in industrial virtual reality applications. That is why it can be used for grasping feedback which improves the users’ understanding of the grasping situation. This thesis realizes a novel pressure-based tactile feedback at the fingertips. As an alternative, vibro-tactile feedback at the same location is realized as well as visual feedback by the coloring of grasp-involved finger segments. The feedback approaches are also compared within the user study, which reveals that grasping feedback is a requirement to judge grasp status and that tactile feedback improves interaction independent of the used display system. The considerably stronger vibrational tactile feedback can quickly become annoying during interaction. The interaction improvements and hardware enhancements make it possible to interact with virtual objects in a realistic and reliable manner. By addressing realism and reliability, this thesis paves the way for the virtual evaluation of human-object interaction, which is necessary for a broader application of virtual environments in the automotive industry and other domains.

On the coupling of a commercial finite element package with lammps for multiscale modeling of materials

Neuartige Sanitärsysteme gewinnen in der heutigen Gesellschaft immer mehr an Einsatznotwendigkeit. Im Zuge dessen wurde ein Lösungskonzept entwickelt eine getrennte Abwasserleitung im Bestand zu integrieren. Ein Lösungsansatz ist die Rohr-In-Rohr-Technik, d.h. in das Bestandsrohr werden zwei Inliner zur Grau- und Schwarzwasserableitung eingezogen. Diese Umrüstung hat zur Folge, dass der Querschnitt für die Grauwasserableitung nicht mehr rund ist und somit die hydraulische Belastung des Fallrohrs bezogen auf das Grauwasser auf die Bemessungsgrundsätzen für Abwasserleitungen hin überprüft werden muss. Aus diesem Grund wird im Rahmen dieser Arbeit ein Versuchsstand und Versuchsprogramm entwickelt. Auf Grund der Gegebenheiten ist es nur möglich einen Versuchsstand aufzubauen, der eine zu kurze Fallleitungslänge aufweist. Dieses führt zu Verfälschungen im Endergebnis. Der Versuchsstand kann erste Hinweise auf die Belastbarkeit liefern, aber keine exakten Ergebnisse.

Kampf gegen die Sonne, Extrakt (Abdulbari Madi genannt Hakim Madi): Wenn wir unsere Vergangenheit betrachten, schauen wir auch in das Gesicht unserer Gegenwart und Zukunft. Wir müssen danach streben, unser kulturelles Erbe und unsere traditionellen Wurzeln zu bewahren, um gleichzeitig von den Erfahrungen der Vergangenheit in den verschiedenen Bereichen des Lebens zu profitieren und sie mit unserer heutigen Umwelt und Kultur in Einklang zu bringen. Die von der UNESCO geschützte alte Stadt Ghadames mitten in der Wüste von Libyen ist ein solcher Ort, an dem mehr als 2.000 Jahre Geschichte spürbar zu greifen sind. Die Arbeit beschäftige sich zum einen mit dem baulichen Erbe der Stadt Ghadames als kulturelle Errungenschaft im Wandel aktueller Besiedlungsformen unter besonderer Berücksichtigung des Phänomens „Licht und Schatten“. Die einzigartigen Licht- und Schatten-Effekte in Ghadames sind aber, verbunden mit einem Seitenblick auf die theoretischen Beschäftigung damit, Anlass für eine praktische künstlerische Auseinandersetzung mit diesem Aspekt auf photographischer Ebene. So ist als fester Bestandteil dieser Arbeit eine Fotoserie entstanden. Titel der Arbeit ist „Kampf gegen die Sonne“. Er hat seine Berechtigung, denn der Sonne sind die Bewohner der Wüstenstadt Ghadames schon seit jeher ausgesetzt und haben daher verschiedene Strategien entwickelt, sich vor der sengenden Sonne zu schützen. Das spiegelt sich vor allem in der Architektur, aber auch in der speziellen Palmenbepflanzung. Gebauter Schatten – ans Klima angepasste Architektur Architektur sollte idealerweise mit den Bedingungen ihres Umfelds in Einklang stehen. Die arabische Welt ist besonders von ihren klimatischen Bedingungen und der Weite der Wüste geprägt, wobei die Sonneneinstrahlung eine wichtige Rolle spielt. Diese Naturelemente bestimmen die arabische Architektur tiefgreifend. Architektur, die wie in Ghadames über viele Jahrhunderte als Reaktion auf ein heißes, trockenes Klima entstanden ist, ist gerade heute in Zeiten des sich bereits vollziehenden Klimawandels von besonderem Interesse. Auch in den gemäßigten Klimazonen Europas wird die Sonneneinstrahlung kontinuierlich intensiver und damit wird die Nachfrage nach einer den neuen klimatischen Bedingungen angepassten Bauweise zukünftig zunehmen. An dieser Stelle kann man sicher von den architektonischen Errungenschaften und der langen Erfahrung mit Architektur als gebauter Schatten, wie sie in der Altstadt von Ghadames praktiziert wird, profitieren. Gerade im Vergleich mit der Neustadt von Ghadames, bei der man eben nicht traditionelle Bauweisen und Materialien der Wüstenstadt berücksichtigt hat, sondern eine standardisierte Architektur unabhängig von klimatischen Besonderheiten eingesetzt wurde, wird deutlich, wie groß der Unterschied in der Lebensqualität ist. Die Stadtplaner der Altstadt von Ghadames dagegen haben auf Klima und Wüstenlage Rücksicht genommen. Die Arbeit analysiert Punkt für Punkt, wie sich die Anpassung in Bauform und Material traditionell vollzieht: So wurden Gebäude mit geeigneten und vor Ort vorhandenen Baustoffen errichtet, die eine angemessene Klimatisierung erlauben. Eine spezielle Lehmbauweise passte sich den Bedingungen der Sahara mit glühender Hitze während des Tages und mit bitterer Kälte in der Nacht optimal an. Gebäude wurden mit sehr dicken Wänden errichtet und so konstruiert, dass durch winkelartige Aufbauten an den Außenwänden, Schatten auf die Oberflächen fallen und damit eine gewisse Feuchtigkeit entsteht, die Wärme absorbiert. Ausdehnung und Kontraktion der Baumaterialien konnten so kompensiert werden. Diese Art der Lehmbauweise findet man bei verschiedenen Stämmen und Kulturen im weitläufigen Saharagebiet wie z.B. in Mali. Aber einzigartig in Ghadames ist, dass nicht einzelne Bauwerke, sondern eine komplette Stadt wie aus einem Guss gestaltet wurde. Nicht nur Häuser und Moscheen, sondern auch Straßen und Verbindungswege sind überdacht, so dass Ghadames bis auf einige wenige Lichthöfe als ein komplett gegen die Sonne nach oben abgeschirmtes Labyrinth bezeichnet werden kann. Manchmal wird Ghadames auch als unterirdische Stadt betitelt, was zwar gut den atmosphärischen Eindruck, der an einen Keller erinnert, beschreibt, aber sachlich falsch ist, da sie überirdisch erbaut ist. Die ganze Architektur ist ein Bollwerk gegen das sengende Sonnenlicht. Dabei geht es nicht darum, es vollständig abzuwehren, sondern es zu mildern. Licht- und Schatten-Spiel Dabei entstehen einzigartige Lichteffekte, die photographisch äußerst reizvoll sind. Dabei ist der Schatten wie allgemein bekannt ist, ein flüchtiges Phänomen, verändert sich je nach geographischer Lage und mit dem täglichen Lauf der Sonne. Die Bewegung der Schatten ist für die Entwicklung und Gestaltung von Räumen und Architektur von weitreichender Bedeutung. Am Baukörper zeigt sich das Wechselspiel von Körper und modellierendem Licht. In der Stadt Ghadames gab es bis vor kurzem nur eine natürliche Beleuchtung, die über kleinere, verschließbare Öffnungen in der Decke erfolgte. Diese Straßenbeleuchtung hat so ihre eigene Ästhetik im Rhythmus von Licht und Schatten, dass in den Straßen selbst exzeptionelle Lichtkunstwerke sichtbar werden. Ähnliches gilt für die Wohnräume, bei denen das von oben einfallende Licht zusätzlich durch zahlreiche Spiegel vervielfacht und entsprechend den jeweiligen Bedürfnissen umgelenkt wurde. Auch auf den Dächern zeigen sich architektonische Elemente, die nicht allein aus der Ästhetik erwachsen, sondern gleichzeitig praktischen Nutzen besitzen. Die Oberstadt war allein den Frauen vorbehalten, die sich hier unter sich frei bewegen konnten, aber selbstverständlich auch hier die Schattenplätze bevorzugten. Die Ecken der Häuser sind daher segelförmig ausgewölbt, so dass sich darunter bequem Schatten finden ließ. Sie verleihen der Stadt Ghadames ihre typische, von weitem sichtbare Zackenform. Die Identität stiftende Rolle von Ghadames für Libyen Es wird zunächst herausgearbeitet, welche Identität stiftende Rolle Ghadames für Libyen spielt und wie sich die für Ghadames typische eigene Kultur und Lebensform entwickeln konnte. Dabei werden die Bedingungen der Anpassung der Bewohner von Ghadames, geprägt durch verschiedene Einwanderungswellen, an Land und Umgebung, untersucht. Die Arbeit bestätigt durch eine Analyse der aktuellen Photoszene, wobei sowohl traditionelle als auch moderne Photographien von Ghadames exemplarisch untersucht werden, die Vermutung, dass Ghadames Kristallisationspunkt des Umschwungs innerhalb der libyschen Photographie ist. Ein weiteres Ziel der Arbeit war, anhand von eigenen künstlerischen Photos die Besonderheit von Licht und Schatten in der Stadt Ghadames aufzuzeigen. Dabei wird der Blick geöffnet für die außergewöhnlichen Perspektiven, die durch die Anwendung unterschiedlicher Phototechniken entstehen, und die dadurch hervorgerufenen künstlerischen Verfremdungseffekte. Geschichte und Kultur von Ghadames Dargestellt wird, wie sich diese Entwicklung im Laufe der Zeit verändert hat, wie Urbanisierung und Zivilisation der Menschen in der Vergangenheit auf die Gewohnheiten der Menschen in der Gegenwart eingewirkt haben und noch immer weiter einwirken. Dazu wird eine ausführliche Klimabeschreibung geliefert, sowie ein Abriss der verschiedenen historischen Epochen in Ghadames. Rezeptionsgeschichte von Ghadames in der Photographie Daran schließt sich ein Teil an, bei dem gezeigt werden konnte, dass Ghadames schon bei den Afrikaforschern im 19. Jh z.B. bei den Briten Gordon Leng und James Richardson sowie bei dem Deutsche Gerhard Rohlfs von besonderem Interesse war. Berichte bebilderte man zunächst mit Zeichnungen, wenig später dann mit Fotografien. Der erste Afrikareisende mit Fotodokumenten war Victor Langeau gegen Ende des 19.Jh. Daran schließt sich eine Betrachtung der Rezeption von Ghadames in der historischen Fotografie von Marcel und Roselyne Hongrois an, deren Photomaterial die Basis für die Betrachtung der zeitgenössischen Fotografie in Libyen bildet. Dabei wird aufgezeigt welche Entwicklungsstufen die Photographie in Libyen durchlaufen hat. Repräsentative professionelle Auftragsarbeiten stehen am Anfang, dann folgt eine Phase stereotyper Familienphotos. Überschattes wird beides von der Propagandarolle der Fotografie, die nicht nur alle offiziellen Fotos bestimmt, sondern auch ein freies Photographieren aufgrund der strengen Zensur behindert. Daher entwickelt sich, trotz technischer Voraussetzungen erst verhältnismäßig spät die freie künstlerische Photographie. Da aber internationale Vorbilder in Form von Büchern, Seminaren, Ausstellungen oder andere Informationsquellen fehlen, gibt es kaum Anregungen und wenig eigene Themen. Dieser Mangel an eigenen Ideen in Libyen ist der wichtigste Grund, diesbezüglich zu forschen und aktiv zu werden. „Licht und Schatten am Beispiel von Ghadames“ ist aber ein Thema, das auch für andere Photographen in Libyen hilfreich sein kann. Es eröffnet den Dialog und unterstützt die im Aufschwung befindliche Photographie in Libyen. Diese Arbeit ist als ein Beitrag zur wissenschaftlichen Forschung im Bereich Photographie gedacht, die in libyschen Bibliotheken und Archiven fehlt. Sie soll Anstoß geben, dass libysche Photographen in den internationalen Dialog einsteigen und immer wieder darüber nachdenken, was ist die Bedeutung und das Ziel der eigenen photographischen Arbeit ist. Das Phänomen „Licht und Schatten“ in der Photographie und Malerei Die Arbeit zeigt, dass das Spiel von Licht und Schatten auch in der eigenen Photoarbeit nicht nur rein ästhetisches Phänomen ist, sondern sich darin für Libyen so charakteristische Lichtverhältnisse spiegeln. Durch die geographische Lage ist die Sonneneinstrahlung intensiver, die Kontraste sind härter, die Schatten tiefer als in eher gemäßigten Zonen wie Europa oder Nordamerika. Die Sonne ist daher auch bedeutungsmäßig anders aufgeladen. In der Malerei und Photographie spielen Licht und Schatten als Gestaltungsmittel eine bedeutende Rolle. Ein Überblick über einige der wichtigsten Vertreter in der Malerei und in der Photographie macht das im Rahmen der Arbeit deutlich. Dabei gilt es einen grundlegenden Unterschied zwischen den Gattungen zu beachten: Der Maler kann verschiedene Licht- und Farbeffekte für seine Bilder erfinden, der Photograph dagegen geht mit der Wirklichkeit um, er muss sich die Farben und die Beleuchtung suchen. Natürlich gibt es jetzt Photoshop, man kann damit manipulieren, aber entscheidend ist das gewünschte Resultat. Wenn man dokumentarisch arbeitet, dann muss man versuchen, das Bild so aufzunehmen, dass alles darauf ist, was man zeigen will. Und wenn man verblüffen will, etwa expressive Wirkungen haben will, muss man die entsprechenden Mittel einsetzen. Mein eigener photographischer Ansatz Mein photographischer Ansatz unterscheidet sich grundlegend von diesen Beispielen und entsteht aus einer Mittlerposition zwischen der europäischen und der arabischen Kultur. In meinen freien Arbeiten versuche ich mit einer nahezu abstrakten Bildauffassung, dem für Ghadames typischen Phänomen von Licht und Schatten näher zu kommen. Ghadames entstand als architektonische Gesamtkomposition, als gebauter Schattenfänger über einer Quelle mitten in der von der Sonne beherrschten Wüste. Schatten wird hier anders als in der europäischen Tradition als positiver, Leben spendender Zustand im Gegensatz zur sengenden und alles verbrennenden Sonne aufgefasst. Die Architektur der Stadt ist in idealer und einzigartiger Weise an die klimatischen Bedingungen und an den Lauf der Sonne angepasst. Diese gebaute Schattenskulptur ist mehr als Kulisse und Motiv für meine Photographie, denn in meiner Arbeit spiegeln sich Licht und Schatten auch als grundlegendes Thema der Photographie, bei der Hell- und Dunkelwerte das Lichtbild erschaffen. Photographie ist auf enge Weise mit dem Thema Licht und Schatten verbunden. Die Malerei versucht, die Dreidimensionalität mittels abgestufter Helligkeitswerte der einzelnen Farbtöne darzustellen und ist darin ziemlich frei, in der Photographie aber wird das Bild allein aus dem Licht geboren. Das Motiv wird aus Licht und Schatten moduliert. Wenn Licht auf einen dreidimensionalen Körper trifft, werden verschiedene Schattenformen wie Schlagschatten, Eigenschatten und Schattierungen erzeugt. Der Schatten spiegelt die Form eines Lebewesens oder Gegenstandes, der von Licht getroffen wird. Wo Schatten ist, ist auch Licht. Er ist zeitabhängig, vergänglich und wechselhaft. Für mich als Photograph ist daher dieser Aspekt von Licht und Schatten in der Stadt Ghadames außerordentlich interessant. Im Arabischen steht der Begriff „Gamalyate“ für Schönheit. Das Hauptziel dieser Arbeit besteht für mich darin, die herausragende Schönheit und Ästhetik des Lichts über die physikalisch-technischen Gegebenheiten hinaus durch meine künstlerische Photographie erfahrbar werden zu lassen, Kontrastausgleich - Aufnahmen mit HDR Die Malerei, insbesondere die Freilichtmalerei der Impressionisten, hat schon immer mit dem Problem gekämpft, die unterschiedlichen Lichtqualitäten von Außen- und Innenraum in einem Bild zu integrieren. Das ist ihnen mit malerischen Mitteln einfacher gelungen, weil sie sich vom Gegenstand insofern entfernen konnten, als sie einen Kontrastausgleich innerhalb ihrer Malerei vornahmen. Fensteransichten waren ein beliebtes Motiv, wobei man sowohl das Drinnen als auch das Draußen erkennt. Das Problem des Kontrastausgleiches habe ich bei meiner photographischen Arbeit gelöst, indem ich ein spezielles digitales Verfahren angewendet habe. Die Technik heißt HDR. Diese Technik lässt Modulationen in den Schattenbereichen zu und gleichzeitig moderiert sie auch die intensiven Lichter. Deshalb komme ich hier in diesen Ansichten zu einem dem natürlichen Seheindruck recht nahen Abbild, so wie die Besucher die Gänge erleben, weil das menschliche Auge von Natur aus in der Lage ist, den Kontrastumfang in einer viel besseren Art und Weise auszugleichen als es das Filmmaterial oder auch das digitale Material kann. Die erwähnte HDR Technik führt mich zu Bildern, die fast ein wenig wie Zebras aussehen. Schwarz und Weiß wechseln sich ab, gefolgt von Graunuancen. Diese Farbigkeit ist für mich neben diesen anderen beiden Werkgruppen der Gänge sehr interessant, weil dadurch auch die Darstellung der Verschachtelung und auch der Perspektiven in meinen Bildern gelingt. Besonders deutlich wird das, wenn man Aufnahmen des gleichen Motivs zu verschiedenen Tageszeiten, einmal mit weichem, einmal mit hartem Licht aufgenommen, gegenüberstellt.

Based on the description of a conceptual framework for the representation of planning problems on various scales, we introduce an evolutionary design optimization system. This system is exemplified by means of the generation of street networks with locally defined properties for centrality. We show three different scenarios for planning requirements and evaluate the resulting structures with respect to the requirements of our framework. Finally the potentials and challenges of the presented approach are discussed in detail.

Nutzerorientierte Bausanierung bedeutet eine gegenüber dem konventionellen Vorgehen deutlich verstärkte Ausrichtung des Planungs- und Sanierungsprozesses auf die Anforderungen und Bedürfnisse des zukünftigen Nutzers eines Gebäudes. Dies hat einerseits ein hochwertigeres Produkt zum Ergebnis, erfordert andererseits aber auch den Einsatz neuer Methoden und Baustoffe sowie ein vernetztes Zusammenarbeiten aller am Bauprozess Beteiligten. Der Fokus der Publikation liegt dabei auf den Bereichen, die eine hohe Relevanz für die nutzerorientierte Bausanierung aufweisen. Dabei handelt es sich insbesondere um: Computergestütztes Bauaufmaß und digitale Bauwerksmodellierung (BIM), bauphysikalische Methoden zur Optimierung von Energieeffizienz und Behaglichkeit bei der Sanierung von Bestandsgebäuden, zerstörungsfreie Untersuchungsmethoden im Rahmen einer substanzschonenden Bauzustandsanalyse und Entwicklung von Ergänzungsbaustoffen. Das Projekt nuBau ist eine Kooperation zwischen den Fakultäten Bauingenieurwesen und Architektur der Bauhaus-Universität Weimar. Die beteiligten Professuren sind: Bauphysik, Informatik in der Architektur, Polymere Werkstoffe und Werkstoffe des Bauens.

Molecular Dynamics/XFEM Coupling by a Three-Dimensional Extended Bridging Domain with Applications to Dynamic Brittle Fracture

The present thesis studies the effects of rice husk ash (RHA) as a pozzolanic admixture and the combination of RHA and ground granulated blast-furnace slag (GGBS) on properties of ultra-high performance concrete (UHPC). The ultimate purpose of this study is to replace completely silica fume (SF) and partially Portland cement by RHA and GGBS to achieve sustainable UHPC. To reach this aim, characteristics of RHA in dependence of grinding period, especially its pozzolanic reactivity in saturated Ca(OH)2 solution and in a cementitious system at a very low water binder ration (w/b) were assessed. The influences of RHA on compatibility between superplasticizer and binder, workability, compressive strength, shrinkage, internal relative humidity, microstructure and durability of UHPC were also evaluated. Furthermore, synergic effects of RHA and GGBS on the properties of UHPC were investigated to produce more sustainable UHPC. Finally, various heat treatments were applied to study the properties of UHPC under these conditions. All the characteristics of these UHPCs containing RHA were compared to those of mixtures containing SF.

Evaluation von Nutzerbedürfnissen in Wohngebäuden unter Berücksichtigung hygrothermischer Messdaten

Tagungsband - 24. Assistententreffen der Bereiche Bauwirtschaft, Baubetrieb und Bauverfahrenstechnik 10.-12.Juli 2013 Weimar

Mechanical properties of three types of carbon allotropes

Die historische Entwicklung frühneuzeitlicher Wohngebäude (1450 bis 1637) der Stadt Meißen wird hier vorwiegend mit bauarchäologischen und baugeschichtlichen Methoden unter zusätzlicher Nutzung farbarchäologischer, dendrochronologischer und archivalischer Quellen untersucht. Eine bau- und raumstrukturelle Differenzierung der Wohnformen unterschiedlicher sozialer Gruppierungen- Handwerker, frühes Bürgertum sowie hoher und niederer Klerus- scheint dabei möglich zu sein. Die Untersuchung fußt auf der teilweise sehr detaillierten Auswertung von Befunden, die in zwanzig Wohngebäuden gewonnen wurden.

Environmental and operational variables and their impact on structural responses have been acknowledged as one of the most important challenges for the application of the ambient vibration-based damage identification in structures. The damage detection procedures may yield poor results, if the impacts of loading and environmental conditions of the structures are not considered. The reference-surface-based method, which is proposed in this thesis, is addressed to overcome this problem. In the proposed method, meta-models are used to take into account significant effects of the environmental and operational variables. The usage of the approximation models, allows the proposed method to simply handle multiple non-damaged variable effects simultaneously, which for other methods seems to be very complex. The input of the meta-model are the multiple non-damaged variables while the output is a damage indicator. The reference-surface-based method diminishes the effect of the non-damaged variables to the vibration based damage detection results. Hence, the structure condition that is assessed by using ambient vibration data at any time would be more reliable. Immediate reliable information regarding the structure condition is required to quickly respond to the event, by means to take necessary actions concerning the future use or further investigation of the structures, for instance shortly after extreme events such as earthquakes. The critical part of the proposed damage detection method is the learning phase, where the meta-models are trained by using input-output relation of observation data. Significant problems that may encounter during the learning phase are outlined and some remedies to overcome the problems are suggested. The proposed damage identification method is applied to numerical and experimental models. In addition to the natural frequencies, wavelet energy and stochastic subspace damage indicators are used.

Bentonite sind quellfähige Tone, die häufig in der Umwelttechnik (in Abdichtungsbauwerken oder in der Bodensanierung) eingesetzt werden. Ziel der Arbeit war die Klärung, wie eine unterschiedliche Kationenbelegung mit Cu2+ und NH4+ die Eigenschaften der Bentonite bei Raumtemperatur und nach moderater Wärmebehandlung (300 – 450°C) beeinflusst. Im Blickpunkt stand insbesondere die gleichzeitige Präsenz von Kupfer- und Ammoniumionen, die als Vertreter für häufig auftretende Inhaltsstoffe von Wässern in der Umgebung von technischen Bentoniten ausgewählt wurden. Die Untersuchungen zur Cu2+-Sorption bei Raumtemperatur und nach moderater Wärmebehandlung (300 – 450°C) erfolgten an Pulverproben von zwei technischen Bentoniten, die sich in der ursprünglichen Kationenbelegung, Art und Anteil an Nebengemengteilen, sowie der Schichtladungsverteilung in den Montmorilloniten unterscheiden. Vor der Wärmebehandlung wurden die Bentonite durch Kontakt mit verschieden konzentrierten Kupfer- und Ammoniumlösungen mit unterschiedlichen Gehalten der Kationen Cu2+, NH4+, Na+, Ca2+, Mg2+ belegt. Der Eintrag von Kupferionen in die Bentonite durch Kationenaustausch bei Raumtemperatur wurde erwartungsgemäß durch präsente Nebengemengteile (wie Carbonat) beeinflusst, so dass die Kupferionen zusätzlich spezifisch adsorbiert und in festen Phasen angereichert wurden. Die Cu2+-Fixierung infolge der Wärmebehandlung wurde vom Cu2+-Totalgehalt in den Bentoniten, der Präsenz von Nebengemengteilen und die Schichtladungsverteilung in den Montmorilloniten beeinflusst. Es waren generell Behandlungstemperaturen von > 400°C erforderlich, um Cu2+-Fixierungsraten von > 95% zu erzielen. Waren während der Wärmebehandlung neben Cu2+-Ionen gleichzeitig NH4+-Ionen in den Bentoniten präsent, konnte die Cu2+-Fixierungstemperatur herabgesetzt werden. Die Deammonisierung (NH4+ --> NH3 + H+) der NH4+-belegten Bentonite fand größtenteils unterhalb der Dehydroxylierungstemperatur der Bentonite statt. Durch Untersuchungen (XRD, FTIR, NMR, ESR) zum Mechanismus der Cu2+-Einbindung in die Bentonite an speziell aufbereiteten Proben (carbonatfrei, < 2 µm) konnte nachgewiesen werden, dass in den Cu2+-belegten Montmorilloniten die Cu2+-Ionen infolge der Wärmebehandlung nicht bis in die Oktaederschicht der Tonminerale vordringen, sondern nur bis in die Tetraederschicht wandern. In den NH4+-belegten Montmorilloniten treten im Zusammenhang mit der Deammonisierung keine zusätzlichen Strukturänderungen (wie Auflösung der Oktaederschicht) infolge der Wärmebehandlung auf.

Der Einsatz ungeeigneter Materialien ist eine der häufigsten Ursachen für Bauwerksschäden. Da die Beseitigung dieser Schäden oft mit hohen Kosten verbunden ist, besteht in der Baupraxis der Bedarf an einer Identifizierungsmethode für eingesetzte Baustoffe. Daneben wäre eine Kenntnis der in einem Bauwerk vorliegenden Materialien auch für Instandhaltungsarbeiten hilfreich. Die Identifizierung der in einem Festbeton oder Festmörtel vorliegenden Zementart gilt auch gegenwärtig noch als schwierig oder sogar unmöglich. Die Schwierigkeiten ergeben sich in erste Linie daraus, dass die Hydratationsprodukte verschiedener Zementarten oft nur geringe Unterschiede in ihrer chemischen und mineralogischen Zusammensetzung aufweisen und die Hydratationsmechanismen bei einigen Zementarten noch nicht vollständig erforscht sind. Primäres Ziel der vorliegenden Arbeit war es zu untersuchen, ob anhand des Mineralphasenbestandes, der sich während einer thermischen Behandlung von Zementsteinen einstellt, eine Identifizierung der vorliegenden Zementart möglich ist. Weiterhin sollte die Übertragbarkeit dieser Ergebnisse auf Betone und Mörtel eingeschätzt werden. Zur Schaffung von Identifizierungsmerkmalen wurden die (angereicherten) Zementsteine bei Temperaturen im Bereich zwischen 600 °C und 1400 °C thermisch behandelt. An den getemperten Proben wurde der Mineralphasenbestand mittels Röntgendiffraktometrie bestimmt. Mit der gleichen Methode wurden die Ausgangszemente und die (angereicherten) Zementsteine untersucht. Aus der Gegenüberstellung der nachgewiesenen Mineralphasen konnten die gesuchten Identifizierungsmerkmale abgeleitet werden. Um den Einfluss der Gesteinskörnungen auf die Identifizierungsmöglichkeiten gesondert zu erfassen, wurde das Versuchsprogramm auf 3 Abstraktionsebenen angelegt. Für die Auswertung der Ergebnisse wurden die Proben zu Klassen zusammengefasst, welche jeweils charakteristische Zusammensetzungen der Ausgangszemente repräsentieren. Für die Analyseergebnisse wurden die klassenspezifischen die Mittel- und Grenzwerte bestimmt. Als die effektivste Methode zur Anreicherung der Zementsteinmatrix aus Mörtel- und Betonproben erwies sich die Kombination aus einer Zerkleinerung in einem Laborbackenbrecher. Die fein partikulären Fraktionen, welche Zementsteingehalte von 70-80 Ma.-% aufwiesen, wurden als Analyseproben verwendet. Es zeigte sich aber auch, dass das Anreicherungsergebnis von der Gesteinskörnungsart abhängt. Bei Laborbetonen mit einer Kalkstein-Gesteinskörnung wurde mit der gleichen Methode lediglich eine Anreicherung des Zementsteins auf etwa 50 Ma.-% erreicht. Die Untersuchungen auf Abstraktionsebene 1 lieferten die Erkenntnis, dass der Hydratationsprozess der Klinkerphasen, der Klinkerphasengemische sowie des Hüttensandes, auch in Gegenwart des Sulfatträgers für Behandlungstemperaturen im Bereich des Klinkerbrandes vollständig reversibel ist. Im Hinblick auf die Identifizierungsmöglichkeiten wurde 1100 °C als optimale Behandlungstemperatur ermittelt, da hier eine Schmelzphasenbildung ausgeschlossen werden kann. Durch eine Gegenüberstellung der chemischen Zusammensetzung der Ausgangszemente und des Phasenbestandes nach der Temperung konnte nachgewiesen werden, dass bei reinen Zementsteinen grundsätzlich alle Bestandteile an der Reaktion, die während der thermischen Behandlung bei 1100 °C stattfindet, beteiligt sind. Der sich einstellende Phasen bestand ist nur von der chemischen Zusammensetzung der Probe und dabei besonders von derem CaO-Gehalt abhängig. Empirisch wurde eine Prioritätenfolge für die Phasenbildung ermittelt. Daraus geht hervor, dass bevorzugt CaO-reiche Phasen, wie Aluminatferritphase, Belit und Ye‘elimit entstehen und dass überschüssiger Kalk als freies CaO vorliegt. Nur wenn der CaO-Gehalt der Probe nicht für die vollständige Bildung der – in der Summe – kalkreichsten Phasen ausreicht, entstehen partiell oder vollständig kalkärmere Phasen, wie Merwinit und Melilith. Basierend auf den Prioritäten zur Phasenbildung wurde ein Satz von Berechnungsgleichungen aufgestellt, mit denen der CaO-Typ aus der Phasenzusammensetzung der bei 1100 °C getemperten Probe bestimmt werden kann. CaO-Typen repräsentieren Bereiche für die chemische Zusammensetzung der Ausgangsprobe, welche bei der Temperaturbehandlung zu einer charakteristischen qualitativen Phasenzusammensetzung führen. Die CaO-Typen der marktüblichen Zementarten wurden anhand der in der Norm EN 197 festgelegten Bereiche für die Zusammensetzung der Zemente aus ihren Hauptbestandteilen sowie der aus der Fachliteratur ermittelten Bereiche für die chemische Zusammensetzung dieser Hauptbestandteile ermittelt. Damit kann für die Zementarten der Phasenbestand vorhergesagt werden, welcher sich während der Temperaturbehandlung des entsprechenden Zementsteins einstellt. Ein Vergleich mit dem gemessenen Phasenbestand erlaubt so die Identifizierung der Zementart. Die Übertragbarkeit der durch die Untersuchungen an den Zementsteinen gewonnenen Erkenntnisse und die daraus abgeleiteten Identifizierungsmöglichkeiten auf Zementsteine, welche aus quarzsandhaltigen Normmörteln angereichert wurden, konnte nachgewiesen werden. Dabei wurde eine leichte Verschiebung des Phasenbestandes hin zu kalkärmeren Phasen beobachtet, welche auf die Reaktionsbeteiligung eines Teils der in den Proben enthaltenen Restgesteinskörnung zurückzuführen ist. Die Unterscheidungsmöglichkeiten zwischen den Zementarten blieben jedoch überwiegend erhalten. Bei Betonen nimmt der Einfluss der Gesteinskörnung auf den Phasenbestand deutlich zu und kann zum Teil nicht mehr vernachlässigt werden. Die Identifizierungsmöglichkeiten müssen deshalb nach der chemischen Zusammensetzung und der Reaktivität der Gesteinskörnung differenziert ermittelt werden. Dazu sind weitere Untersuchungen notwendig. Für Zementsteine, zementsteinreiche Systeme sowie Mörtel und Betone mit wenig reaktiven Gesteinskörnungen kann die Zementart bereits mit der in dieser Arbeit vorgestellten Methode identifiziert werden. In Fällen, für die sich die Bereiche der chemischen Zusammensetzung mehrerer Zementarten überschneiden, kann es dabei notwendig sein, zusätzliche chemische bzw. mineralogische Untersuchungen durchzuführen, z. B. am unbehandelten Zementstein.

Effects of the dispersion of polymer wrapped two neighbouring single walled carbon nanotubes (SWNTs) on nanoengineering load transfer

An application of the ES-FEM in solid domain for dynamic analysis of 2D fluid-solid interaction problems

Das Hauptziel der Arbeit war es zu klären, ob alkalihaltige Enteisungsmittel eine Alkali-Kieselsäure-Reaktion (AKR) auslösen und/oder beschleunigen können und was die dabei ggf. zugrunde liegenden Mechanismen sind. Die Untersuchungen dazu ergaben, dass die auf Verkehrsflächen eingesetzten alkalihaltigen Enteisungsmittel auf Basis von Natriumchlorid (Fahrbahndecken) bzw. auf Basis der Alkaliacetate und -formiate (Flugbetriebsflächen) den Ablauf einer AKR in Betonen mit alkalireaktiven Gesteinskörnungen auslösen und mitunter stark beschleunigen können. Dabei nimmt die AKR-fördernde Wirkung der Enteisungsmittel in der Reihenfolge Natriumchlorid - Alkaliacetate - Alkaliformiate erheblich zu. Es zeigte sich, dass im Fall der Alkaliacetate und -formiate nicht allein die Zufuhr von Alkalien von Bedeutung ist, sondern dass es außerdem zu einer Freisetzung von OH-Ionen aus dem Portlandit und folglich zu einem Anstieg des pH-Wertes in der Porenlösung kommt. Dadurch wird der Angriff auf alkalireaktives SiO2 in Gesteinskörnungen verstärkt und der Ablauf einer AKR beschleunigt. Unter äußerer NaCl-Zufuhr kommt es hingegen nicht zu einem Anstieg des pH-Wertes, was der Grund für die weniger stark AKR-fördernde Wirkung von NaCl ist. Von Bedeutung sind hier die zugeführten Na-Ionen und offenbar ein sich andeutender, direkter Einfluss von NaCl auf das SiO2-Löseverhalten. Sind pH-Wert und Na-Konzentration in der Porenlösung ausreichend hoch, wird sich thermodynamisch bedingt AKR-Gel bilden. Die Bildung von FRIEDEL’schem Salz ist dabei nur eine Begleiterscheinung, aber keine Voraussetzung für den Ablauf einer AKR unter äußerer NaCl-Zufuhr. Es zeigte sich weiter, dass sich mit der FIB-Klimawechsellagerung als Performance-Prüfung das AKR-Schädigungspotential von Betonen für Fahrbahndecken und Flugbetriebsflächen zuverlässig beurteilen lässt. Die Vorteile der FIB-Klimawechsellagerung liegen in der Prüfung kompletter, projektspezifischer Betonzusammensetzungen unter Beachtung aller praxisrelevanten klimatischen Einwirkungen und vor allem in der Berücksichtigung einer äußeren Alkalizufuhr. Innerhalb von 36 Wochen kann das AKR-Schädigungspotential einer Betonzusammensetzung für eine Nutzungsdauer von 20-30 Jahren in der Praxis sicher beurteilt werden.

The point collocation method of finite spheres (PCMFS) is used to model the hyperelastic response of soft biological tissue in real time within the framework of virtual surgery simulation. The proper orthogonal decomposition (POD) model order reduction (MOR) technique was used to achieve reduced-order model of the problem, minimizing computational cost. The PCMFS is a physics-based meshfree numerical technique for real-time simulation of surgical procedures where the approximation functions are applied directly on the strong form of the boundary value problem without the need for integration, increasing computational efficiency. Since computational speed has a significant role in simulation of surgical procedures, the proposed technique was able to model realistic nonlinear behavior of organs in real time. Numerical results are shown to demonstrate the effectiveness of the new methodology through a comparison between full and reduced analyses for several nonlinear problems. It is shown that the proposed technique was able to achieve good agreement with the full model; moreover, the computational and data storage costs were significantly reduced.

Viele Unternehmen haben es geschafft sich erfolgreich außerhalb ihres Heimatmarktes zu positionieren. Mit der Liberalisierung der Märkte, gemeinsamen Wirtschaftsräumen und digitaler Technologie wird dies immer einfacher. Die Herausforderungen sind nicht mehr die Landesgrenzen, Währungen oder unterschiedliche Stromspannungen. Es sind die kulturellen Unterschiede und erfolgreiche Mitbewerber aus der ganzen Welt. Kulturelle Unterschiede spielen eine wichtige Rolle in einem komplexen System aus technischen, wirtschaftlichen, nutzerbezogenen und ästhetischen Komponenten, die sich kontinuierlich verändern. Darüber hinaus existiert ein komplexes System an gelernten Symbolen, die in unterschiedlichen Kulturkreisen unterschiedliche Bedeutung und Beachtung finden. Augenscheinlich stellen sich hier einige Fragen: Wie komme ich als Unternehmen an Informationen über diese unbekannten Märkte, und wie passe ich mein Portfolio, meine Dienstleistungen, meine Kommunikation und meine »Touchpoints« an? Wir stellen uns zusätzlich die Frage, ob die Designer ebenfalls in diese Prozesse involviert sind? Welche Erwartungen werden an das Design in den kommenden Jahren gestellt? Wie unterschiedlich sind die Vorgehensweisen in kleinen, mittleren und großen Unternehmen? Welche neuen Design Aktivitäten entstehen bei diesen globalen Prozessen? Eins scheint relativ klar zu sein: Große Unternehmen investieren massiv in Gestaltung und Designkompetenz: Sie kaufen sich in Designbüros ein, investieren in die Design Management Ausbildung ihrer Mitarbeiter und nehmen an immer mehr Designawards teil. Wir richten in dieser Studie den Fokus auf kleine, mittlere, große und sehr große Unternehmen um ihre Erfolgsmuster im »GlobalDesign « herauszuarbeiten.

Quasi-analytical solution for the stable system of the multi-layer folded graphene wrinkles